一种多级的微纳米台阶结构的加工方法技术

本发明专利技术公开了一种多级的微纳米台阶结构的加工方法，包括：在所需加工的晶圆表面涂覆光刻胶；采用掩膜版对光刻胶进行光刻处理；掩膜版包括多个圆孔阵列，圆孔阵列的圆孔直径和周期依据微纳米台阶深度设计，所述圆孔直径越大台阶深度越深；对晶圆进行一次刻蚀，使晶圆上形成多个圆孔阵列；去除晶圆上光刻胶；对晶圆进行二次刻蚀，去除晶圆上圆孔阵列的圆孔侧壁，形成多级微纳米台阶结构；本发明专利技术通过在设计具有不同直径和周期圆孔的圆孔阵列的掩膜版，在晶圆上仅经过一次刻蚀形成不同深度圆孔阵列，再经二次刻蚀去除圆孔整列的圆孔侧壁形成不同高度的微纳米台阶，可适用于多层级和大高度差高深度的台阶制造。高度差高深度的台阶制造。高度差高深度的台阶制造。

【技术实现步骤摘要】
一种多级的微纳米台阶结构的加工方法


[0001]本专利技术涉及半导体制造
，具体涉及一种多级的微纳米台阶结构的加工方法。

技术介绍

[0002]微纳米台阶结构被广泛的应用于微纳光学元件领域(如菲涅尔透镜、闪耀光栅、微透镜阵列)、微机电系统MEMS，微光机电系统MOEMS，微流体系统中。然而制备连续的微纳米台阶结构技术难度较高。现有的方法有灰度光刻+刻蚀法、多次光刻+多次刻蚀法、一次光刻+多次光刻胶刻蚀+多次材料刻蚀法等，在实际生产中都有着各自的弊端。其中灰度曝光刻+刻蚀的方法需要用到激光直写或电子束光刻机等专用曝光设备，且此类设备光刻效率非常低，曝光一个晶圆至少需要数个小时，不适合大批量生产。多次光刻+多次刻蚀法步骤多，流程繁琐，且在多级台阶加工中随着台阶级数的增加流程愈加复杂。一次光刻+多次光刻胶刻蚀+多次材料刻蚀法均虽然在光刻工艺步骤上有部分减少，但是由于光刻胶的厚度限制，在深度刻蚀中难以应用，而且由于刻蚀流程所限，台阶深度只能顺序逐级降低，不能实现不同级台阶高低随意布置。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于：为解决上述问题，提供了一种多级的微纳米台阶结构的加工方法。
[0004]本专利技术的技术方案如下：
[0005]一种多级的微纳米台阶结构的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0006]步骤一：在所需加工的晶圆表面涂覆光刻胶；
[0007]步骤二：采用掩膜版对光刻胶进行光刻处理；掩膜版包括多个圆孔阵列，圆孔阵列的圆孔直径和周期依据微纳米台阶深度设计，圆孔直径越大台阶深度越深；
[0008]步骤三：对晶圆进行一次刻蚀，使晶圆上形成多个圆孔阵列；
[0009]步骤四：去除晶圆上光刻胶；
[0010]步骤五：对晶圆进行二次刻蚀，去除晶圆上圆孔阵列的圆孔侧壁，形成多级微纳米台阶结构。
[0011]进一步的，步骤三中，一次刻蚀采用ICP刻蚀工艺。
[0012]进一步的，ICP刻蚀工艺采用刻蚀气体为Cl2、BCl3、Cl2、HBr、Ar、SF
6、
C4F8中的一种或多种。
[0013]进一步的，步骤五中，二次刻蚀采用湿法腐蚀或干法刻蚀。
[0014]进一步的，湿法腐蚀采用的腐蚀溶剂为氢氟酸、磷酸、乙酸、双氧水、盐酸中的一种或多种。
[0015]进一步的，干法刻蚀采用的刻蚀气体为Cl2、BCl3、HBr、Ar、SF6、C4F8中的一种或多种。
[0016]进一步的，晶圆为硅片、砷化镓片、磷化铟片中的一种。
[0017]进一步的，步骤四中，采用氧等离子体或NMP去胶液去除一次刻蚀后晶圆上的光刻胶。
[0018]与现有的技术相比本专利技术的有益效果是：
[0019]1、本专利技术通过在设计具有不同直径和周期圆孔的圆孔阵列的掩膜版，在晶圆上仅经过一次刻蚀形成不同深度圆孔阵列，再经二次刻蚀去除圆孔整列的圆孔侧壁形成不同高度的微纳米台阶，可适用于多层级和大高度差高深度的台阶制造。
[0020]2、本专利技术的光刻处理无需特定的光刻胶和特定的灰度曝光设备，只需要使用普通紫外曝光，光刻工艺所需成本低。
[0021]3、本专利技术的整体工艺采用一次光刻和两次刻蚀，所需工艺流程少，工艺效率高，适合产品的大批量生产。
[0022]4、本专利技术适用于多种半导体材料，针对不同的半导体材料和所需纳米台阶采用匹配的刻蚀工艺，具有广泛的适用性。
附图说明
[0023]图1为本专利技术方法流程图；
[0024]图2为本专利技术实施例一匀胶工艺后示意图；
[0025]图3为本专利技术实施例一光刻处理后的俯视图；
[0026]图4为本专利技术实施例一光刻处理后的侧视图；
[0027]图5为本专利技术实施例一一次刻蚀后示意图；
[0028]图6为本专利技术实施例一去除晶圆上光刻胶后示意图；
[0029]图7为本专利技术实施例一二次刻蚀后示意图。
[0030]图中，1为光刻胶，2为晶圆。
具体实施方式
[0031]需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0032]下面结合实施例对本专利技术的特征和性能作进一步的详细描述。
[0033]实施例一
[0034]请参阅图1，一种多级的微纳米台阶结构的加工方法，包括以下步骤：
[0035]步骤一：在所需加工的晶圆表面涂覆光刻胶；如图2所示。
[0036]步骤二：采用掩膜版对光刻胶进行光刻处理；掩膜版包括三个圆孔阵列，圆孔阵列的圆孔直径和周期依据微纳米台阶深度设计，圆孔直径越大台阶深度越深，三个圆孔阵列的圆孔直径和周期各不相同。通过对光刻胶光刻时光刻胶上形成与掩膜版上图形对应的圆
孔阵列，光刻胶上的圆孔阵列的深度为光刻胶厚度。光刻处理完成后如图3和图4所示。
[0037]步骤三：对晶圆进行一次刻蚀，由于光刻胶上圆孔阵列直径的不同，使得刻蚀反应速率不同，使晶圆上形成与光刻后的光刻胶形状对应的三种不同深度圆孔阵列，一种直径和周期的圆孔对应一种深度的台阶，刻蚀完成后如图5所示。
[0038]步骤四：去除晶圆上残留的光刻胶，光刻胶去除后如图6所示。
[0039]步骤五：对晶圆进行二次刻蚀，去除晶圆上圆孔阵列的圆孔侧壁，形成如图7所示的多级微纳米台阶结构。
[0040]实施例二
[0041]本实施例中，采用硅片作为台阶材料。
[0042]步骤一：使用匀胶机在所需加工的硅片表面涂覆一层厚度为5μm的AZ4620光刻胶，并用热板加热至110℃烘烤90s；
[0043]步骤二：光刻使用MA6或EVG 620紫外光刻机进行曝光，掩膜版采用直径4微米和周期6微米、直径6微米和周期8微米、直径8微米和周期10微米、直径10微米和周期12微米圆孔尺寸的四种圆孔阵列，曝光剂量为900mJ/cm2，再使用AZ300mif显影液显影，显影时间为120s；
[0044]步骤三：以光刻后的光刻胶作为掩膜，进行一次刻蚀，一次刻蚀使用ICP刻蚀机，刻蚀气体选择SF6和C4F8，功率为1800W，SF6气体流量为200sccm，C4F8的气体流量为100sccm，刻蚀时间为12min，直径4微米和周期6微米的圆孔阵列对应刻蚀钻孔深度为30微米，直径6微米和周期8微米的圆孔阵列对应刻蚀钻孔深度为50微米，直径8微米和周期10微米的圆孔阵列对应刻蚀钻孔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多级的微纳米台阶结构的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：在所需加工的晶圆表面涂覆光刻胶；步骤二：采用掩膜版对光刻胶进行光刻处理；所述掩膜版包括多个圆孔阵列，所述圆孔阵列的圆孔直径和周期依据微纳米台阶深度设计，所述圆孔直径越大台阶深度越深；步骤三：对晶圆进行一次刻蚀，使晶圆上形成多个圆孔阵列；步骤四：去除晶圆上光刻胶；步骤五：对晶圆进行二次刻蚀，去除晶圆上圆孔阵列的圆孔侧壁，形成多级微纳米台阶结构。2.根据权利要求1所述的一种多级的微纳米台阶结构的加工方法，其特征在于，所述步骤三中，一次刻蚀采用ICP刻蚀工艺。3.根据权利要求2所述的一种多级的微纳米台阶结构的加工方法，其特征在于，所述ICP刻蚀工艺采用刻蚀气体为Cl2、BCl3、Cl2、HBr、Ar、SF6、C4F8中的一种或多种...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾宪生，张子旸，陈红梅，
申请(专利权)人：青岛翼晨镭硕科技有限公司，
类型：发明
国别省市：